JPH081563B2 - 自律走行車 - Google Patents

自律走行車

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JPH081563B2
JPH081563B2 JP1179928A JP17992889A JPH081563B2 JP H081563 B2 JPH081563 B2 JP H081563B2 JP 1179928 A JP1179928 A JP 1179928A JP 17992889 A JP17992889 A JP 17992889A JP H081563 B2 JPH081563 B2 JP H081563B2
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steering
vehicle
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distance
traveling
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勝規 山田
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  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本発明は、バスや乗用車などを予め設定したコースに
沿って無人で走行させる自律走行車に関する。
B.従来の技術 従来から、バスや乗用車などを無人で走行させる第6
図に示す自律走行車が知られている。この自律走行車
は、超音波距離計で自車位置を測定しながら予め定めら
れたコースを走行するものであり、第6図に示す自車位
置測定装置を備えている。すなわち、自車位置測定装置
は、車両前部の左右の側面に取付けた超音波センサ1
と、前輪の操舵角を検出する操舵角センサ2と、超音波
センサ1の超音波発射方向(距離検出方向)と操舵角を
演算する制御回路3と、この制御回路3の出力信号によ
って超音波センサ1の距離検出方向を変えるアクチュエ
ータ4と、同じく制御回路3の出力信号によって操舵角
を変更するアクチュエータ9とから構成されている。
このような自律走行車においては、超音波センサ1か
ら発射した超音波が走行路側に沿って設置されたガード
レール5に反射して戻って来るまでの時間によって車両
側面とガードレール5までの距離lを検出し、その距離
lがほぼ一定に保たれるように操舵角θを制御しながら
走行する。カーブ走行時はガードレール5に対する車両
の向きが傾くため、超音波センサ1の距離検出方向を車
両側面に対して鉛直方向に固定しておくとガードレール
5で反射した超音波信号が受信できないので、カーブ走
行時は、第7図に矢印A,Bで示すように超音波センサ1
を操舵方向と同方向に回転してその距離検出方向を
(1)式で求められる角度φに変更する。ここで、角度
φは、操舵角θの過去のm回分の平均値として次式から
制御回路3で求められる。
超音波センサ1の向き、すなわち距離検出方向は、第
8図の部分拡大図に示すように、アクチュエータ4で調
節可能とされ、自律走行車の(1)式で算出された角度
φがφ=0のときは自律走行車の側面の鉛直方向とな
り、φ>0のときはφ=0の方向から反時計回り方向に
回転した方向となり、φ<0のときはφ=0から時計回
り方向に回転した方向となる。したがって、(1)式か
ら、超音波センサ1は操舵角θに応じて操舵方向と同一
方向に回転されてその距離検出方向が角度φとなる。そ
の結果、ガードレール5からの反射波を超音波センサ1
が確実を受信して距離lを計測し、カーブ走行時におい
ても直線走行時とほぼ同様な自律走行が可能となる。
なお、どのような速度で走行させるか、どの位置で停
止されるかなどは図示しない他の制御装置によって制御
される。
C.発明が解決しようとする課題 ところで、このような自律走行車では、車両前方の走
行路面上に人間または物体などの障害物が出現した場
合、これを回避する必要があり、車両前方の障害物を例
えばレーザレーダで検出して障害物回避操舵が行われ
る。例えば、第9図に示すような位置関係で自律走行車
10の前方に障害物11が出現した場合、レーザレーダでそ
れを検出して時計回り方向に操舵角θを変化させ、障害
物を回避する。
ところが、上述した従来の自律走行車では、カーブ走
行か障害物回避動作かを判定していないので、回避動作
時には超音波センサ1が第9図の矢印A,Bで示すように
操舵方向と同一方向に操舵角θの変化分の角度だけ回動
してしまう。そのため、障害物回避動作時に超音波セン
サ1から発射された超音波がガードレール5で車両とは
全く別の方向A',B'に反射してしまい、ガードレール5
までの距離を測定できず、自律走行ができなくなる。
本発明の技術的課題は、車両の操舵がカーブ走行によ
るものか障害物回避動作によるものかを判定して車両側
方に延設された誘導体までの距離を常に正確に測定する
ことにある。
D.課題を解決するための手段 クレーム対応図である第1図により本発明を説明する
と、本発明に係る自律走行車は、車両側面に設けられ、
走行路に沿って延設されている車両側方の誘導体5まで
の距離を検出する距離検出手段1と、車両前方の障害物
を検出する障害物検出手段6と、車両を操舵する操舵手
段9と、この操舵手段9で操舵された車両の操舵角を検
出する操舵角検出手段7と、距離検出手段1で検出した
車両側方の誘導体5までの距離がほぼ一定に保たれるよ
うに自律走行のために操舵手段9を制御するとともに、
障害物検出手段で障害物が検出されるとそれを回避する
ように操舵手段9を制御する操舵制御手段8Bと、操舵制
御手段8Bで操舵手段9を制御することによる操舵が上記
自律走行のための操舵が障害物回避のための操舵かを判
定する判定手段8Aと、障害物回避の操舵と判定されれば
操舵角検出手段7で検出された操舵角の基づいてその操
舵方向と反対方向にその操舵角に応じて距離検出手段1
による距離検出の方向を変えるとともに、自律走行の操
舵の判定されれば操舵角検出手段7で検出された操舵角
に基づいてその操舵方向と同方向に距離検出手段1によ
る距離検出の方向を変える向き変更手段4とを具備する
ことにより、上述の技術的課題を解決する。
E.作用 判定手段8Aが障害物回避のための操舵と判定すると、
その障害物回避操舵の操舵方向と反対方向にその操舵量
に応じて距離検出手段1を回転してその距離検出方向を
変更する。判別手段8が自律走行におけるカーブ走行の
ための操舵と判定すると、その操舵方向と同方向にその
操舵量に応じて距離検出手段1を回転してその距離検出
方向を変更する。これにより、走行路面上の障害物を回
避する際にもカーブ走行時にも、車両側方の誘導体5ま
での距離を正確に測定することが可能となる。
なお、本発明の構成を説明する上記D項およびE項で
は、本発明を分かり易くするために実施例の符号を用い
たが、これにより本発明が実施例に限定されるものでは
ない。
F.実施例 第2図は本発明の一実施例を示すブロック図であり、
従来構成と同一部分は同一記号で示し、以下では相違点
を主に説明する。
図において、6は、車両前方にレーザ光を発射するレ
ーザレーダであり、レーザ光の反射波を受信するまでの
時間などから前方障害物の有無や障害物までの距離を検
出する。7は左右の後輪の車軸に取付けられた車速検出
用のロータリエンコーダ、8はアクチュエータ4,9を制
御する制御回路であり、超音波センサ1、レーザレーダ
6、ロータリエンコーダ7からの検出信号を受け、後述
の各種演算を実行して操舵アクチュエータ9やセンサア
クチュエータ4を制御する。
以下、動作を説明する。
まず、超音波センサ1は従来と同様にして走行路側に
設置されたカードレール5に向けて超音波を発射しその
反射波を受信する。この発射と受信との時間間隔から自
車とガードレール5との間の距離lを検出し、ガードレ
ール5までの距離lがほぼ一定に保されるように操舵ア
クチュエータ9により操舵角θを制御しながら車両を走
行させる。
第2図は、超音波センサ1の距離検出方向を変更する
処理手順例であり、制御回路8で実行される。まず、操
舵角センサ2が検出した現在の操舵角θを読込んだ後、
レーザレーダ6が車両前方に何等かの障害物を検出して
いるか否かを調べる(ステップS1,S2)。車両前方に障
害物が検出されていない場合は、前述した第(1)式に
より回転角φを求め、超音波センサ1の距離検出方向を
回転角φとする信号をアクチュエータ4に入力する(ス
テップS8)。これにより超音波センサ1が操舵方向と同
一方向に回転してその回転角がφとされる。
レーザレーダ6により障害物が検出されている場合、
レーザレーダ6がレーザ光を発射してから反射光を受光
するまでの時間によってその障害物までの距離を測定す
ると共に、ロータリエンコーダ7から出力されるパルス
周期によって車両の走行速度を測定する(ステップS2,S
3)。
ここで、前回の検出タイミングで測定した障害物まで
の距離をl0、今回の検出タイミングで測定した距離を
l1、今回の検出タイミングで測定した走行速度をv、検
出周期をδtとする。レーザレーダ6が捉えた障害物が
走行路面上に出現した人間や物体などの真の障害物であ
れば、走行速度vに直線比例して障害物までの距離が短
くなるため、 (l0−l1)/δt=v …(2) の関係が成立する。しかし、レーザレーダ6がカーブ走
行中のガードレール5を障害物として検出している場合
は、走行速度vと距離(l0−l1)の関係は非直線関係と
なり、上記第(2)式は成立しない。
そこで、制御回路8は上記第(2)式が成立するか否
かを判定し(ステップS5)、成立しない場合はカーブ走
行中のガードレール5を障害物として検出しているもの
と判定する。すなわち、自律走行のための操舵と判定し
て、超音波センサ1の回転角を過去m回分の操舵角θの
平均値で表される角度φにしてその距離検出方向を変え
る(ステップS8)。第(2)式が成立している場合は走
行路面上に真の障害物が検出されたものと判定する。す
なわち、障害物回避のための操舵と判定する。そして、
今回測定した距離l1が閾値以下に達した時点で回避動作
を行うように操舵角アクチュエータを後述するように駆
動すると共に、次の第(3)式のよって超音波センサ1
の距離検出方向を示す角度φn+1を求め、この角度φn+1
に対応した信号をセンサアクチュエータ4に入力し、超
音波センサ1の距離検出方向を操舵方向とは反対方向に
変える(ステップS5〜S7)。
φn+1=φn−(v−/L)・θ・δt …(3) 但し、 φn+1:今回求めた超音波センサ1の距離検出方向を示す
角度 φn:前回求めた超音波センサ1の距離検出方向を示す角
度 v:走行速度 L:ホイルベース θ:操舵角θ δt:検出周期 これにより、走行路面上の真の障害物を回避する動作
中は、第4図に矢印A,Bで示すように、超音波センサ1
を操舵方向とは逆方向に回転してその回転角度はφn+1
とされる。この結果、回避動作中もガードレール5まで
の距離を正確に測定することが可能になる。
以上の実施例の構成において、超音波センサ1が距離
検出手段を、レーダレーザ6が障害物検出手段を、操舵
角センサ2の操舵角検出手段を、制御回路8が操舵制御
手段を、操舵角アクチュエータ9が操舵手段を、制御回
路8が判定手段を、制御回路8とセンサアクチュエータ
4が向き変更手段をそれぞれ構成し、ガードレール5が
誘導体である。
ここで、障害物回避動作の具体例について説明する。
通常走行状態において車両は、走行速度、ガードレー
ルまでの距離、走行中の操舵角、道路の長さを指示する
走行指令PRに従って走行する。障害物検出時は次のよう
な回避動作が行われる。
第5図は、車両VEと障害物OBを示し、車両が上記第3
図のステップS5が障害物OBを検出したとき、超音波セン
サ1からの出力信号に基づいてガードレールと車両VEま
での距離を検出し、車両VEが道路中心よりも左側を走行
していれば右側に、道路中心よりも右側を走行していれ
ば左側に新たな走行目標点OPを設定する。そして、車両
VEがその走行目標点OPに向かうように操舵角を制御す
る。回避動作してもなお障害物が検出されるときは車両
VEを停止する。障害物回避が終了すると再び走行指令PR
に基づいて車両が走行する。なお、障害物回避動作時、
ガードレールから車両VEまでの距離は障害物と反対側の
超音波センサからの信号を用いる。
レーザーレーダによらずTVカメラにより障害物を検出
すればより高精度な回避動作が可能となる。
この場合、上下に2台のTVカメラを設けステレオ方式
で障害物を検出して、第6図のように障害物の左端座標
LC、右端座標RC、先端座標TCが算出される。この角座標
から左端座標とガードレールまでの距離WL、右端座標と
ガードレールまでの距離WRを求める。そして、いずれか
大きい値が車両VEの車幅よりも大きいか否かを判定し、
車幅が大きければ通り抜けられないから車両VEを停止す
る。車幅の方がが小さければ、WLとWRの大きい方の軸中
心に目標点POを定めて車両VEがその目標点POに向かうよ
うに操舵角を制御する。障害物回避が終了すると再び走
行指令PRで車両走行が制御される。
なお、上記実施例において、車両側方のガードレール
5および前方の障害物をマイクロ波レーダを用いて検出
してもよい。あるいは、TVカメラなどで車両側方を撮像
し、その画像を処理してガードレールまでの距離を検出
するものにも本発明を適用でき、この場合、TVカメラな
どの撮像手段の光軸をガードレールに直角に相対させる
ように回動させることになる。さらに、障害物回避操舵
か自律走行におけるカーブ走行の操舵かの判定を自車の
速度と障害物までの距離とから行なうようにしたが、こ
れに限らず上述のTVカメラの画像に基づいて行なうこと
も可能である。
また、バスや乗用車の他、工場内等で荷物を無人で運
搬する自律走行車についても同様に本発明を適用でき
る。
G.発明の効果 以上説明したように本発明によれば障害物回避操舵中
は、誘導体までの距離を検出する距離検出手段による距
離検出の方向を操舵方向とは逆方向に回転して変更し、
自律走行によるカーブ走行時は操舵方向と同方向に距離
検出の方向を回転して変更するようにしたので、障害物
回避操舵中にも自律走行におけるカーブ走行時にも車両
側方の誘導体までの距離を正確に測定しながら自律走行
させることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はクレーム対応図である。 第2図は本発明の一実施例を示すブロック図、第3図は
超音波センサによる距離検出の方向を変える制御動作の
概要を示すフローチャート、第4図は実施例における障
害物回避操舵中の超音波センサによる距離検出の一例を
示す図、第5図(a)および(b)は目標点POを説明す
る図、第6図は従来の自律走行車の構成を示すブロック
図、第7図は従来の自律走行車におけるカーブ走行時の
超音波センサによる距離検出の一例を示す図、第8図は
超音波センサの距離検出方向の角度φを示す図、第9図
は従来の自車位置測定装置における障害物回避操舵中の
超音波センサの距離検出の一例を示す図である。 1:超音波センサ、2:操舵角センサ 3,8:制御回路 4:センサアクチュエータ 5:ガードレール、6:レーザレーダ 7:ロータリエンコーダ 9:操舵アクチュエータ 10:自律走行車、11:障害物

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】車両側面に設けられ、走行路に沿って延設
    されている車両側方の誘導体までの距離を検出する距離
    検出手段と、 車両前方の障害物を検出する障害物検出手段と、 車両を操舵する操舵手段と、 この操舵手段で操舵された車両の操舵角を検出する操舵
    角検出手段と、 前記距離検出手段で検出した車両側方の誘導体までの距
    離がほぼ一定に保たれるように自律走行のために操舵手
    段を制御するとともに、障害物検出手段で障害物が検出
    されるとそれを回避するように操舵手段を制御する操舵
    制御手段と、 この操舵制御手段で前記操舵手段を制御することによる
    操舵が前記自律走行のための操舵か前記障害物回避のた
    めの操舵かを判定する判定手段と、 障害物回避の操舵と判定されれば前記検出手段で検出さ
    れた操舵角に基づいてその操舵方向と反対方向にその操
    舵角に応じて前記距離検出手段による距離検出の方向を
    変えるとともに、自律走行の操舵と判定されれば前記検
    出手段で検出された操舵角に基づいてその操舵方向と同
    方向に前記距離検出手段による距離検出の方向を変える
    向き変更手段とを具備することを特徴とする自律走行
    車。
JP1179928A 1989-07-12 1989-07-12 自律走行車 Expired - Lifetime JPH081563B2 (ja)

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